基于虛擬化技術的計算機網絡實驗平臺研究

摘要：本文將對虛擬化技術優點進行分析，并詳細探究基于虛擬化技術的計算機網絡實驗平臺設計，希望可以為相關工作者的研究提供一些幫助。

關鍵詞：虛擬化技術;計算機網絡;實驗平臺

前言：進入新時代后，計算機實驗教學得到了人們的廣泛關注，而只有加強對虛擬機技術的運用，才能有效滿足人們實際需求。因此，必須掌握虛擬化技術的優點，并做好Web服務器與實驗資源管理等方面的設計，加強虛擬化技術在網絡實驗平臺設計中的運用，從而促進真實性、易操作實驗平臺的形成。

一、虛擬化技術優點分析

在虛擬化技術產生之前，傳統物理機操作系統主要處在硬件上，并且應用程序主要是采取中斷方式來獲得硬件使用權，而在虛擬化技術產生后，物理機模型也發生了改變，其中，硬件不再由主機操作系統來管理，二者之間存在一層虛擬機監視器，并由其來完成硬件的運用與調度[1]。

相較于傳統的物理機模型，虛擬化架構具有以下幾方面優點：首先，可以促進資源利用率的提升。虛擬化技術的運用，能夠促進資源池與底層物理資源動態共享的實現，并在較大程度上提升資源的利用率。同時，對于平均需求遠小于提供的資源，可以有效改善負載相差較大的問題。其次，能夠將成本降到最低。通過對虛擬化技術的引進，可以將物理資源數量減少，并對底層復雜性進行隱藏，而在公共管理平臺的作用下，則能夠自動調用資源，促進工作效率的提升，并降低成本投入。同時，虛擬化技術還可以保證資源配置的合理性與高效性，從而滿足人們實際需求。最后，有著較高的安全性。憑借虛擬化技術，能夠為桌面操作安全性與可管理性的提升提供便利，并讓用戶通過本地或者是遠程等方式來展開訪問。同時，虛擬化技術還可以促進安全備份與遷移的實現，有利于資源與運用可用性的提升，并增強業務連續性。

二、基于虛擬化技術的計算機網絡實驗平臺設計

（一）Web服務器

Web服務器的主要作用就是監控性能、遠程訪問資源以及控制用戶資源，其設計模式應該是MVC，并通過數據庫連接池技術來對訪問效率問題進行有效解決。一方面，整體框架。系統應該是由Mybatis、Spring以及Struts框架構成的，其中，Web瀏覽器會對AJAX請求進行發送，并以JSON這一數據格式將拓撲圖傳輸到后臺的服務器中。同時，除傳統Web架構外，系統框架還應該將主機與虛擬機的資源管理有效結合在一起，并利用Spring中間件實現二者的粘合。在實際運行過程中，Spring中間件可以對業務Bean與依賴問題進行解決，而針對各種對象，則可以通過單例模式展開管理，例如如果需要與數據庫相連，應該由Mybatis來處理。另外，對于開發環境，系統應該加強對Maven這一構建工具的利用，并憑借pom.xml文件來對jar包依賴問題進行解決，即這一文件可以在遠程倉庫中將需要的jar包下載到相應存儲庫中，這樣，可以為人們構建項目提供便利。而且，利用GitHub來展開項目版本庫的管理，則能夠減少項目大小，并為系統的管理與開發提供幫助。

另一方面，要想具備實驗保存、用戶登錄、數據恢復以及資源綁定等功能，系統應該建立相應數據庫，以此來長期保存數據。這也就意味著，系統應該對子網與虛擬機資源進行保存，并加強其與用戶綁定的控制力度，然后采取實驗信息保存方式，來促進實驗恢復、保存以及資源釋放等功能的實現。同時，Web服務器的數據庫還運用了MySQL這一免費開源產品。數據庫表主要包含子網資源表、虛擬機資源表、實驗表以及用戶表等內容，并且是把用戶放在中心，全部功能也是圍繞著用戶形成的。其中，用戶實驗表的作用就是對具體實驗過程中的狀態與數據進行保存，其具備兩個功能。第一，在完成資源釋放時，這一實驗表可以做好實驗過程中申請資料的記錄工作，并以記錄為依據合理釋放資源;第二，在用戶退出異常情況下，用戶實驗表還能夠對實驗現場進行保存，從而為下次未完成實驗的恢復提供便利。虛擬機資源表則需要負責資源信息的記錄工作，主要涉及到內存、分配CPU、虛擬機類型、IP以及虛擬機名字等信息，其中，Type字段主要有ROUTER、Application Server以及WinXP三種值。

（二）實驗資源管理

資源管理的主要目的就是促進自動化控制的實現，在具體運用過程中，為用戶資源分配、資源管理以及任務調度的實現提供便利。用戶提交的釋放請求與資源申請通常由資源管理器處理，并且這一管理器能夠憑借SDK來對硬件資源進行管理，從而促進資源自動化控制的實現。針對固定硬件主機資源，各個虛擬機若對各種參數進行制定，如網絡寬帶、內存以及CPU等，主機可以同時支持多少臺虛擬機展開正常運行是分配資源時必須解決的問題。虛擬機鏡像是多種多樣的，主要包含路由器鏡像、應用服務器鏡像以及客戶端鏡像等。需要注意的是，在測試虛擬機鏡像運行狀態下的極限數量時，若虛擬機鏡像類型是單一的，則測試較為容易;若虛擬機鏡像類型是多樣化的，那么測試則會遇到較大困難。系統應該準備一個128G物理內存的物理主機，其中主要會運用ROUTER、Application Server以及WinXP三種鏡像，并且后兩者采取的是Linux與Windows操作系統，而ROUTER則選擇了OpenWrt，其不僅僅屬于嵌入式設備中的路由器固件，并且文件系統具有可寫性，這也就意味著，開發者不需要在每次修改后進行重新編譯，有著較強的擴展性。同時，OpenWrt的鏡像文字在16M左右，安裝后的硬盤只有50M，可以節省大量存儲空間。另外，要想實現鏡像數量最大化，就必須在保證用戶正常運用的基礎上，保證鏡像資源最小化配置的合理性。因此，應該按照以下方式分配內存，即WinXP是350M、ROUTER是64M，而Application Server則應該是512M。通過這種方式，不但能夠為滿足用戶使用需求提供保障，還可以在最小化資源配置的基礎上促進多臺虛擬機同時運行的實現。

（三）前端設計

結合具體需求可知，系統應該具備異步請求解決方法，而AJAX技術的運用則可以有效滿足人們需求。其中，AJAX就是異步XML+JavaScript，主要原理就是在瀏覽器將異步調用請求通過互聯網傳送到遠程服務器上時，瀏覽器會根據請求結果來對目前Web頁面進行更新，而不需要刷新整個網頁。同時，AJAX還具備以下優點：可以在頁面中與服務器通訊，響應能力較為迅速;這一技術屬于現存技術標準化，不需要任何小程序或者是擴展插件;其能夠將對服務器而言有著較大負擔的工作轉移到客戶端中，有利于將服務器壓力降到最低。而通訊數據格式則應該選擇JSON格式，這主要是由于JSON屬于輕型數據傳輸、交換格式，將其當作標準，可以為編寫與閱讀程序提供便利[2]。

結論：綜上所述，做好以虛擬化技術為基礎的計算機網絡實驗平臺設計已經成為了一項重要工作。因此，必須掌握高資源利用率、低成本以及高可用性與安全性等虛擬化技術優點，并從Web服務器、實驗資源管理以及前端設計等方面入手，掌握實驗平臺設計要求，從而充分發揮出計算機網絡實驗平臺的作用。

參考文獻：

[1]張杰.虛擬仿真軟件技術在計算機網絡實驗體系構建中的應用[J].自動化與儀器儀表，2018（08）：131-133.

[2]底曉強，張宇昕，趙建平.基于云計算和虛擬化的計算機網絡攻防實驗教學平臺建設探索[J].實驗技術與管理，2015，32（04）：147-151.

作者簡介：王啟先，1993年1月，男，漢族，山東煙臺，山東杏林科技職業學院，計算機應用技術，專科，齊魯理工學院，計算機網絡、數據中心虛擬化。